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多孔电极阅读:55

多孔电极是由高比表面的粉末状活性物质或与具有导电性的惰性固体微粒混合,通过压制、烧结或化成等方法构成的电极。化学电源系列都采用多孔电极。采用多孔电极,使进行电化学反应的活性比表面有很大提高。由于提高了参加放电过程的活性物质的量,也由于电极的孔率和比表面的提高,使电极的真实电流密度大大降低,从而使电池的能量损失(包括电压损失和容量损失)大大减小,电池的性能获得显着改善。

目录

分类

  根据电极反应的特点,多孔电极分为两大类,液、固两相的多孔电极和气、液、固三相的多孔电极。

  对于两相多孔电极,电极内部的孔隙中充满了电解液,电化学反应即在此液、固两相界面上进行,如锌-银电池中的锌电极、铅酸蓄电池中的铅电极等。

  对于三相多孔电极,则电极的孔隙中既有被电解液充满的液孔,又有被气体充满的气孔,在气、液界面上进行气体的溶解过程,而在固、液界面上进行电化学反应。如金属-空气电池中的空气电极,燃料电池中的氢电极和氧电极,都属于三相多孔电极。

  根据电极成型方法不同

  (1)压成式电极

  压成式电极是将配制好的电极粉料(包括活性物质以及添加剂等)放入模具中加压压制而成。电极中间放置导电骨架。这种成型方法具有操作简便、设备简单等优点,因此应用最为普遍。

  (2)涂膏式电极

  涂膏式电极是将电极粉料用黏结剂或电解液调和为膏状物然后涂敷在骨架上制成,如铅酸电池电极。

  (3)盒(管)式电极

  盒(管)式电极是将配制好的电极粉料装填于某种表面有微孔的盒或管中而制成,有时盒或管内再装有导电的骨芯。如有极板盒式的镉-镍电池和铁-镍电池采用盒式电极;而铅酸电池有时将活性物质铅粉装入玻璃丝管或涤纶编织管中,并在管中插入导电的骨芯。盒(管)式电极不易掉粉,使用寿命长。

  (4)烧结式电极

  烧结式电极有两种制作方法,一种是将电极粉料先经过压制成型,并经高温烧结处理而制成;另一种是先烧结成基板,然后经过浸渍将活性物质添在基板的微孔中,再经烘干而成。如镉-镍电池、锌-银电池的电极常采用烧结法制造。烧结式电极强度高,孔隙率高,可以大电流放电,电池寿命长,但工艺复杂,成本高。

  (5)发泡式电极

  发泡式电极是将泡沫塑料进行化学镀镍,电镀镍处理后,经高温碳化后得到多孔网状镍基体,将活性物质填充在镍网上,经轧压制成泡沫电极。泡沫镍电极孔隙率高(90%以上),真实表面积大,电极放电容量大,电极柔软性好,可将电极做成卷绕式结构制成的小型圆筒型电池。这种电极工艺复杂,成本较高,目前主要用于金属氢化物-镍电池和镉-镍电池。

  (6)黏结式电极

  黏结式电极是将活性物质粉料加入适当的黏结剂,经混合均匀后,滚压在导电镍网上而制成。这种电极工艺简单,成本较低,但极板强度比烧结式差,寿命不长。

  (7)纤维式电极

  纤维式电极是以纤维镍毡状物做基体,向基体孔隙中填充活性物质,电极基体孔隙率达93%~99%,具有高比容量和高活性。电极制造工艺简单,成本低,但镍纤维易造成电池正、负极短路,自放电大。

  (8)电沉积式电极

  电沉积式电极是通过电沉积法,用冲孔镀镍钢带为阴极,使活性物质沉积在上面而得到的电极。这种电极制造工艺简单、生产周期短、比表面积较大、活性物质利用率高,适于做高倍率放电电池的电极,比如,电沉积式镉电极已在镉-镍电池中应用。


优势

  (1)为了减小电极的真实电流密度;

  (2)提高活性物质的利用率;

  (3)降低电池的能量损失;

  这一目的并非在所有条件下都能达到同样的效果。因为在多孔电极中,电极反应在三维空间结构内进行,距电极表面不同深度处的极化情况存在差别。


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